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浅谈低压交流接触器的选用

2019-09-10焦振洋陈曦陈宝君

科学导报·科学工程与电力 2019年24期
关键词:选用措施

焦振洋 陈曦 陈宝君

【摘  要】现阶段,随着电力技术的不断发展,交流接触器作为一种控制电器,因其具有频繁通断、远距离控制等优点,在低压配电系统中得到了广泛应用。它不仅用于控制电动机,还可控制电阻炉、压缩机、风机、白炽灯、电焊机等电力设备。合理选用接触器对于电路安全和电力设备的正常运行至关重要。为此,本文对接触器展开探讨,重点对交流接触器的选用进行研究,以期为电气设计人员提供参考。

【关键词】低压交流接触器;选用;措施

引言

交流接触器的线圈通以控制电源产生磁场而带动主电路接通或分断,线圈的工作电压有多种选择。接触器因可频繁操作必须具备长使用寿命,机械寿命通常为数百万次至一千万次,电寿命一般则为数十万次至数百万次。作为广泛使用的低压电器产品,接触器的功耗问题引起了业界的关注。接触器接入电路中产生的功耗主要是线圈部分的功耗。随着国家对节能降耗的整体要求的提高,对产品的能耗要求也将进一步提高。接触器线圈的功耗主要包括两部分,起动功耗(起动功率)和维持功耗。起动功率与所采用的节能方式有关,对于普遍采用的双绕组节能方式,起动功率一般不超过吸持功率的10倍,不同企业的节能方案不同,但相比于接触器产品总的能耗,毫秒级的起动过程的功率占比较小,通常为5%,可以忽略不计。

1选型依据

(1)根据负载类型选择。接触器有交、直流之分。选用何种类型的接触器,应该由负载类型决定。当负载所处电路为交流电时,应选择交流接触器来控制;当电路为直流电路时,则应用直流接触器来控制负载。(2)根据负载额定电压、计算电流选择。接触器的额定电压不得小于负载的额定电压。在负载启动的瞬间,为防止接触器触头熔焊,应使接触器的接通电流大于负载的启动电流;在负载断开的瞬间,为可靠灭弧,应使接触器分断电流大于负载断电电流,即接触器的额定电流应大于负载各种工况下的计算电流。(3)根据负载操作频率和工况选择。负载的操作频率应在接触器的许用操作频率内。当超出其规定值时,则应加大接触器容量。对于不同工况下的负载,所选择的接触器容量也大有不同。重负载下的接触器容量应较轻负载的接触器大1~2个等级。(4)根据辅助触头数选择。接触器辅助触头数量应能满足负载的控制要求,如当控制电动机连续运行时至少要有一个常开触头,而控制电动机正反转至少需要两个常开和两个常闭触头。

2不同负载下的选用

(1)负载为电热设备。当交流接触器控制电阻炉、加热器等电热设备时,由于此类设备一般为无感或微感类型,冷态电阻值较小,操作频率低,因此其电流值波动较小,可不用计算其启动电流。在选择接触器额定电流时,一般将该类设备的额定电流放大1.2倍。(2)负载为电容设备。当交流接触器控制电容设备时,为防止接通瞬间电容器产生合闸涌流而烧蚀接触器触头,在选择接触器额定电流时,需将该类设备的额定电流放大1.5倍。(3)负载为变压器类设备。当交流接触器控制电焊机、感应炉等变压器类设备时,要考虑短路电流的影响。当变压器二次绕组短路时,会在一次绕组端瞬间产生一个较大的短路电流,所选用的接触器额定电流应大于该电流。同时,考虑到该类设备操作较为频繁,在选择接触器额定电流时,一般将该类设备的额定电流放大2倍。(4)负载为照明设备。当交流接触器控制白炽灯、汞灯等照明设备时,由于该类设备种类多样,启动时间长短不一,对于启动时间长的设备应选额定电流较大的接触器,时间短的则应相应小一些。总之,所选接触器额定电流一般为设备额定电流的1.1~1.4倍。(5)负载为电动机。当交流接触器控制起重机、风机、机床等电动机类设备时,要针对不同类别和工况的电动机分类选取。对于操作频率不高、启动时间很短的电动机,在选接触器时,只需1.5倍电动机额定电流即可。对于工作在特殊工况下的电动机,则应具体情况具体分析。

3关于接触器能效规定的探讨

在贯彻节能减排、淘汰落后产能的大背景下,中国能源基础与管理标准化技术委员会合理用电分委员会于2016年开展了GB21518的修订工作,关于标准中相关的能效要求引起了行业内的热烈讨论。GB21518是涉及能效要求的强制性标准,因此标准确定的能效指标必须满足。我国低压电器行业有500多家企业生产该产品,年产量达12700万台,年产值约60亿元。其中大容量产品通常采取电子控制或传统控制方式。传统控制方式在很多重要的场合如钢厂因其稳定、精准的控制被广泛使用,故始终得以与电子控制方式并存,并占据更大的市场份额。小容量产品因其维持功率相对较低、且增加电子控制对成本影响很大。如若考虑大幅提高能效指标,市场上现有的传统控制方式的产品大部分将面临被淘汰,对于国内制造业而言是一个沉重的打击,整个低压接触器行业和用户也将会受到很大的影响,且产品供应容易出现断层,导致市场混乱,因此能效指标的设定应建立在大量的试验基础上,在考虑产品技术发展的前提下,结合实际的行业技术水平制定切实可行的能效指标,引导行业能有序健康地发展。目前大多数低压交流接触器产品为直动式,而转动式交流接触器多用于重任务场合,如冶金、轧钢企业起重机等电器设备中,作远距离接通和分断电路,并作为交流电动机频繁的起动、停止和反接等用途。由于其使用类别和负载的特殊性,其能耗相对于直动式接触器要大得多,目前此类产品的能效指标无法达到现行3级能效要求。在行业内,永磁产品可以达到比较优秀的能效等级,但是在大众范围内的认知度仍太小,其性能没有受到广泛的了解,应加强社会推廣。目前市面上已经出现了一种名为“剩磁”的方法,比永磁成本更小,却拥有相同的性能。为保证使用寿命,交流接触器需定期维护。应定期检查接触器主触点是否同时闭合同时断开,辅助触点行程是否合理,各触点有无烧蚀、脱落等现象;检查铁心接触面间是否有灰尘,静铁心是否紧固,动铁心是否运行顺畅,短路环是否完好;检查线圈绝缘部分是否完好无损,温度是否适宜,引线是否连接牢固;检查灭弧罩位置是否固定,外壳有无松动,缝隙间有无杂物等,如有,应及时修理。

结语

交流接触器的选用并非单靠某一参数确定,需要统筹分析,综合考虑。例如,在保证接触器性能的同时,还要考虑其经济性、安装位置等。作为电气设计人员应不断积累经验,积极拓展思路,实现接触器的性价比最大化。

参考文献:

[1]低压开关设备和控制设备第4-1部分:接触器和电动机起动器机电式接触器和电动机起动器(含电动机保护器):GB/T14048.4—2010[S].

[2]交流接触器节电器:GB/T8871—2001[S].

[3]交流接触器能效限定值及能效等级:GB21518—2008[S].

[4]低压开关设备和控制设备第4-1部分:接触器和电动机起动器机电式接触器和电动机起动器:IEC60947-4-1[S].

[5]尹天文,何瑞华.低压电器技术手册[M].北京:机械工业出版社,2014

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